金屬與腐蝕介質發生反應而變質的現象稱為腐蝕。常見的金屬腐蝕有晶間腐蝕、點腐蝕(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)、疲勞腐蝕和縫隙腐(fu)蝕等。
1. 晶間(jian)腐蝕
晶間腐蝕是不銹鋼在特定的腐蝕介質中沿著鋼的晶界發生的一種局部選擇性腐蝕。如果這種腐蝕發生在金屬表面,將形成微裂紋并深入內部,直至引起破斷。在某些特定腐蝕介質中(如硝酸、磷酸、硫酸、乳酸、甲酸、氫氟酸和硫酸銅等),就會沿著不銹鋼的晶界發生腐蝕。在有應力同時存在的情況下,晶間腐蝕有可能發展為晶間應力腐蝕開裂。為避免晶間腐蝕,一般可選用超低碳((w(C)≤0.03%)奧氏體不(bu)銹鋼、雙(shuang)相不銹鋼和含Ti、Nb穩定化的奧氏體不銹鋼。
2. 點腐蝕
點腐蝕(shi)(shi)(shi)又(you)叫孔蝕(shi)(shi)(shi),是最常見的局(ju)部腐蝕(shi)(shi)(shi)形式(shi)之一(yi)。它(ta)是因為金(jin)屬表面某個局(ju)部由于(yu)微電池作用,出現(xian)一(yi)些腐蝕(shi)(shi)(shi)小(xiao)孔,并向(xiang)深處發展(zhan)。在不銹(xiu)鋼(gang)表面存(cun)在雜質、污(wu)物以及(ji)缺(que)陷(xian)部位鈍化膜損(sun)壞(huai)而生銹(xiu)或(huo)在海水中使用的不銹(xiu)鋼(gang),即會(hui)出現(xian)點腐蝕(shi)(shi)(shi)(孔蝕(shi)(shi)(shi))。
點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)破壞性和隱(yin)患性較大。發生點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時(shi),雖然金屬(shu)(shu)的(de)失重(zhong)不大,但由于陽極(ji)面積非常小,陽極(ji)上(shang)流過的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)流密度很(hen)大,造成較高的(de)金屬(shu)(shu)溶解速(su)度,嚴重(zhong)時(shi)可使金屬(shu)(shu)設備穿孔破壞。點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)還(huan)會使晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、剝蝕(shi)、應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開(kai)裂和腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)疲勞等(deng)加劇,在(zai)很(hen)多(duo)情況下(xia)是(shi)這些局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)起源。
為防(fang)止不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)發(fa)生點(dian)腐蝕(shi)(孔蝕(shi)),應(ying)選(xuan)擇含高(gao)鉻、鎳、鉬、氮的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)純度并(bing)降低不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)不(bu)(bu)均勻性。選(xuan)擇鈍化(hua)和鈍化(hua)能(neng)力強的(de)材料是防(fang)止不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)點(dian)腐蝕(shi)的(de)有力措施。
3. 縫隙腐蝕
在(zai)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介質的作(zuo)用下(xia),不(bu)銹鋼縫(feng)(feng)隙(xi)出現腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)一(yi)般根(gen)據縫(feng)(feng)隙(xi)形(xing)狀(zhuang)的不(bu)同而(er)具有一(yi)定的外形(xing)。輕微時(shi),縫(feng)(feng)隙(xi)內為一(yi)般腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),嚴(yan)重時(shi)多(duo)為片(pian)狀(zhuang)點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)或(huo)潰(kui)瘍狀(zhuang)。
所有能引起腐(fu)蝕的介(jie)質(zhi)都能引起縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕。不銹鋼表面(mian)若(ruo)存(cun)在金屬(shu)和非金屬(shu)夾雜物(金屬(shu)微粒、灰塵、臟物、砂粒、海生物),或者(zhe)是結構上的原因,如螺栓聯接(jie)、鉚接(jie)、墊片與(yu)非金屬(shu)接(jie)觸等所形成的縫(feng)隙(xi),在這些情況下不銹鋼零件若(ruo)與(yu)腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)接(jie)觸,便會(hui)發生縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕。特別是在氯離子的環(huan)境中,縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕最為(wei)常見(jian)。
不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)縫隙(xi)腐蝕(shi)主要(yao)是因為縫隙(xi)內的(de)(de)溶液(ye)酸化(hua)、缺(que)氧而引起的(de)(de)鈍化(hua)膜破(po)壞。因此防止不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)縫隙(xi)腐蝕(shi)的(de)(de)有力措施是:選(xuan)擇含高鉻、鎳、鉬、氮的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),提(ti)高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)鈍化(hua)膜的(de)(de)穩定性和鈍化(hua)、再(zai)鈍化(hua)的(de)(de)能力,提(ti)高不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)純度,并降低不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)不(bu)均勻性。
4. 應力腐蝕
應力(li)腐蝕(shi)是不銹鋼在(zai)持(chi)久拉應力(li)(包括外加(jia)載荷、熱應力(li)及冷加(jia)工、熱加(jia)工或焊接后的殘留應力(li)等)和特定的腐蝕(shi)介質(zhi)的共同作(zuo)用下出(chu)現的脆(cui)性開裂(lie)。它(ta)是不銹鋼局部腐蝕(shi)破壞中(zhong)最常(chang)見、危害最大的一種腐蝕(shi)形式。
不銹鋼應力腐蝕的特點是出現腐蝕裂縫甚至斷裂,裂縫的起源點往往是腐蝕小孔或腐蝕小坑的底部;裂縫擴散有沿晶界、穿晶型和混合型三種,主裂縫通常垂直于應力方向,多半有分枝;裂縫端部尖銳,裂縫內壁及金屬表面的腐蝕程度通常很輕微,裂縫端部的擴散速度很快,斷口有脆性斷裂的特征。導致各類不銹鋼應力腐蝕最常見的介質是含Cl-和氧的大氣和工業水、海水等,在超過臨界值的拉應力(含內應力)和高溫共同作用的結果。
引起Cr-Ni奧氏體不銹鋼應力腐蝕常見的(de)介質有:
a. 各種(zhong)氯化物或(huo)含氯化物的溶液。
b. 海水、鹽水、河(he)水、井水、水蒸(zheng)氣(qi)和海洋性大氣(qi)。
c. 氫氧(yang)化(hua)物,例如(ru)NaOH、KOH的水(shui)溶液。
d. 硝酸和硝酸鹽;HNO3 +HF和HNO3+HCl+HF的酸洗液。
e. 氫氟酸、氟硅酸和含F-的水溶液。
f. 硫(liu)酸(suan)和(he)亞(ya)硫(liu)酸(suan)鹽(yan);連(lian)多硫(liu)酸(suan);硫(liu)化(hua)氫(qing)水溶液(ye)。
表(biao)2-1列(lie)出了引起(qi)Cr-Ni奧氏體不銹鋼(gang)腐(fu)蝕的介質(zhi)和條(tiao)件。


對于應力腐(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie),通常通過正確選材可以予以控制。
a. 在(zai)高(gao)濃度(du)氯(lv)化物(wu)中,通(tong)常選(xuan)擇(ze)鎳(nie)含量高(gao)的不銹鋼、高(gao)硅Cr-N不銹鋼和(he)鐵素(su)體不銹鋼。
b. 在產生晶間(jian)氯(lv)化物應力腐蝕(shi)的環境中(zhong),可選擇含Ti、Nb的奧氏(shi)體不銹鋼(經穩定(ding)化處理)、超低碳或控(kong)氮奧氏(shi)體不銹鋼。
c. 在(zai)含(han)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)的(de)水溶液(ye)中(zhong),當在(zai)低(di)于(yu)60℃的(de)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong),無(wu)濃(nong)(nong)縮(suo)或富(fu)集(ji)(ji)可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)18-8型、18-12-2型奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼、Cr18Mo2鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)18-5-Mo雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)低(di)于(yu)60℃的(de)低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集(ji)(ji)),可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)Cr18Mo2鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)18-5-Mo雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)低(di)于(yu)60℃高濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(有濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集(ji)(ji)),可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)Cr27Mo、Cr18Mo2鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,以及w(Cr)22%~25%并(bing)含(han)Mo的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼;在(zai)60~200℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集(ji)(ji)),可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)18-5型、22-5型、25-5型雙(shuang)相(xiang)含(han)Mo不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和(he)高Cr、Mo、Ni不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(Cr20Ni25Mo4.5Cu);在(zai)200~350℃低(di)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)氯(lv)(lv)離子(zi)(zi)(zi)(濃(nong)(nong)縮(suo)、富(fu)集(ji)(ji))介(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong),可選(xuan)用(yong)(yong)(yong)Cr20Ni32Fe鐵(tie)(tie)-鎳(nie)合金、Cr30Ni60Fe10鎳(nie)基(ji)合金。
d. 在(zai)含NaOH的水(shui)溶液(ye)中(zhong),當w(NaOH)≤20%,無氯子,沸騰溫(wen)度(du)≤120可(ke)選(xuan)(xuan)18-8或18-12-2型奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang);當w(NaOH)=50%、w(NaCl)=2.5%在(zai)85℃的NaOH水(shui)溶液(ye)中(zhong),可(ke)選(xuan)(xuan)用超低(di)碳18-8型奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)、Cr26Mo1 鐵素體不(bu)銹鋼(gang)等。
e. 雙相不銹鋼尤其適用于由點腐蝕(孔蝕)引起的應力腐蝕破裂的場合,如022Cr21Ni5Ti、022Cr23Ni5Mo3N等具有優良耐應力腐蝕特性的雙相不銹鋼。
5. 疲勞腐蝕
疲勞腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是不銹鋼零(ling)件在腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質與交(jiao)變應(ying)力的(de)(de)(de)共同作用下發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)進而引起零(ling)件的(de)(de)(de)破損現象。疲勞腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)特點是產(chan)(chan)生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)坑(keng)和大量裂縫(feng),以致金屬的(de)(de)(de)機械疲勞極限不復存(cun)在;裂縫(feng)多半穿晶(jing)粒,一般不分枝;裂縫(feng)端部(bu)較鈍;斷口大部(bu)為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)(chan)物所覆蓋,小部(bu)呈脆性(xing)裂縫(feng)破壞。
導(dao)致疲(pi)勞(lao)腐(fu)蝕(shi)的活性(xing)介(jie)質有酸(suan)性(xing)介(jie)質、氯化物(wu)、含(han)H2S、SO2和O2的氣(qi)體以(yi)及(ji)其他能產生腐(fu)蝕(shi)的介(jie)質。
為了防止疲勞腐蝕(shi)的(de)產生,不銹(xiu)(xiu)鋼應具(ju)備(bei)良(liang)好的(de)耐點蝕(shi)性能和高強(qiang)度,因此應選擇含Cr、Mo較(jiao)高的(de)馬氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼,超級(ji)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼,以及高鉻(ge)、鉬、氮含量的(de)雙相不銹(xiu)(xiu)鋼,典(dian)型的(de)鋼號有:015Cr20Ni18Mo6CuN、015Cr24Ni22M7CuN、022Cr25Ni6Mo2N、022Cr25NiMo4N等(deng)。
當然在選擇不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)(shi)性的(de)(de)過程(cheng)中,要(yao)根據(ju)實際情況,分(fen)析(xi)產生腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因,并根據(ju)腐蝕(shi)(shi)特點進行試(shi)驗,總結出最佳方案再(zai)選擇耐蝕(shi)(shi)性好的(de)(de)、經濟上(shang)合理(li)的(de)(de)、市場(chang)上(shang)有的(de)(de)不銹(xiu)鋼材(cai)料。

